DE102014220274B4 - Determining and equalizing the injection quantity of fuel injectors in a fuel injection system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen einer Einspritzmenge eines Kraftstoffinjektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs, das Verfahren aufweisend
– Abschließen (110) des Kraftstoffeinspritzsystems, damit dieses hydraulisch abgedichtet ist,
– Erfassen eines ersten Referenzwertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem sich das Kraftfahrzeug in einem Schubbetrieb, im Stillstand oder kürzlich abgestellt, befindet,
– Warten eine vorbestimmte Zeitdauer,
– Erfassen eines zweiten Referenzwertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem,
– Bestimmen der Differenz zwischen dem ersten Referenzwert und dem zweiten Referenzwert und anschließendem
– Erfassen (120) eines ersten Wertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem,
– Durchführen (130) eines Einspritzvorganges, wobei Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor in einem Zylinder eingespritzt wird,
– Erfassen (140) eines zweiten Wertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem, und
– Bestimmen (150) der Einspritzmenge basierend auf dem ersten Wert des Druckes, dem zweiten Wert des Druckes, der Differenz zwischen dem ersten Referenzwert und dem zweiten Referenzwert und einer vorbestimmten Funktion.A method of determining an injection amount of a fuel injector in a fuel injection system of a motor vehicle, comprising the method
Completing (110) the fuel injection system to be hydraulically sealed,
Detecting a first reference value of the pressure in the fuel injection system in which the motor vehicle is in a pushing operation, at a standstill or recently parked,
Wait a predetermined period of time,
Detecting a second reference value of the pressure in the fuel injection system,
Determining the difference between the first reference value and the second reference value and then
Detecting (120) a first value of the pressure in the fuel injection system,
- performing (130) an injection process, wherein fuel is injected through the fuel injector in a cylinder,
- detecting (140) a second value of the pressure in the fuel injection system, and
- determining (150) the injection amount based on the first value of the pressure, the second value of the pressure, the difference between the first reference value and the second reference value and a predetermined function.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Ansteuerung von Kraftstoffinjektoren. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen einer Einspritzmenge eines Kraftstoffinjektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Gleichstellen der Einspritzmengen einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren eines Kraftstoffeinspritzsystems. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Motorsteuerung das zum Durchführen der vorgenannten Verfahren eingerichtet ist.The present invention relates to the technical field of controlling fuel injectors. In particular, the present invention relates to a method for determining an injection quantity of a fuel injector in a fuel injection system of a motor vehicle. The present invention further relates to a method for equalizing the injection quantities of a plurality of fuel injectors of a fuel injection system. In addition, the present invention relates to a motor controller adapted to carry out the aforementioned methods.
Ein bekanntes Verfahren zum Bestimmen und Gleichstellen der Einspritzmenge basiert auf ein Bestimmen der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Injektoren in elektrischen Ansteuersignalen. Hierbei werden die Öffnungs- und Schließzeitpunkte zeitlich erfasst und gleichgestellt. Damit werden dann ebenfalls eingespritzte Mengen angeglichen, falls die Düsendurchflüsse der Injektoren gleich sind.A known method for determining and equalizing the injection quantity is based on determining the opening and closing times of the injectors in electrical drive signals. Here, the opening and closing times are recorded and compared. This will then be equalized also injected quantities, if the nozzle flow rates of the injectors are the same.
Ein weiteres bekanntes Verfahren ist das Bestimmen der Einspritzmenge durch MFMA (Minimum Fuel Mass Detection). Hierbei wird im Schubbetrieb eine kleine Menge Kraftstoff eingespritzt und durch die Beschleunigung der Kurbelwelle die Einspritzmenge ermittelt. Dieses Verfahren ist sehr kalibrationsaufwendig, da es von fahrzeugspezifischen Eigenschaften abhängig ist, zum Beispiel bewegte Massen etc.Another known method is the determination of the injection quantity by MFMA (Minimum Fuel Mass Detection). Here, a small amount of fuel is injected in overrun and determined by the acceleration of the crankshaft injection quantity. This method is very expensive to calibrate because it depends on vehicle-specific properties, for example moving masses etc.
Ein noch weiteres bekanntes Verfahren ist die Einspritzmengenbestimmung durch zusätzliche Sensoren. Am bzw. im Injektor oder Kraftstoffsystem werden zusätzliche Sensoren (DMS, Kraftsensoren, Drucksensoren etc.) angebracht, um Beschleunigungen bzw. Kräfte zu ermitteln, die dem zeitlichen Öffnen und Schließen eines Injektors zugeordnet werden können.Yet another known method is the injection quantity determination by additional sensors. On or in the injector or fuel system additional sensors (strain gages, force sensors, pressure sensors, etc.) are attached to determine accelerations or forces that can be assigned to the time opening and closing of an injector.
In der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes und vereinfachtes Verfahren zum Bestimmen und Gleichstellen der Einspritzmenge von Kraftstoffinjektoren bereitzustellen.The present invention has for its object to provide an improved and simplified method for determining and equalizing the injection quantity of fuel injectors.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Einspritzmenge eines Kraftstoffinjektors in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das beschriebene Verfahren weist folgendes auf:
- (a) Abschließen des Kraftstoffeinspritzsystems, damit dieses hydraulisch abgedichtet ist,
- (b) Erfassen eines ersten Referenzwertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem, bei dem sich das Kraftfahrzeug in einem Schubbtrieb, im Stillstand oder kürzlich abgestellt, befindet,
- (c) Warten eine vorbestimmte Zeitdauer,
- (d) Erfassen eines zweiten Referenzwertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem,
- (d) Bestimmen der Differenz zwischen dem ersten Referenzwert und dem zweiten Referenzwert und anschließendem
- (e) Erfassen eines ersten Wertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem,
- (f) Durchführen eines Einspritzvorganges, wobei Kraftstoff durch den Kraftstoffinjektor in einem Zylinder eingespritzt wird,
- (g) Erfassen eines zweiten Wertes des Druckes im Kraftstoffeinspritzsystem, und
- (h) Bestimmen der Einspritzmenge basierend auf dem ersten Wert des Druckes, dem zweiten Wert des Druckes, der Differenz zwischen dem ersten Referenzwert und dem zweiten Referenzwert und einer vorbestimmten Funktion.
- (a) terminating the fuel injection system to be hydraulically sealed,
- (B) detecting a first reference value of the pressure in the fuel injection system, in which the motor vehicle is in a thrust, at standstill or recently parked,
- (c) wait a predetermined period of time,
- (d) detecting a second reference value of the pressure in the fuel injection system,
- (d) determining the difference between the first reference value and the second reference value and then
- (e) detecting a first value of the pressure in the fuel injection system,
- (f) performing an injection process, wherein fuel is injected through the fuel injector in a cylinder,
- (g) detecting a second value of the pressure in the fuel injection system, and
- (h) determining the injection amount based on the first value of the pressure, the second value of the pressure, the difference between the first reference value and the second reference value, and a predetermined function.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei hydraulisch dicht abgeschlossenem Kraftstoffeinspritzsystem ein direkter Zusammenhang zwischen Druckabfall im System und Einspritzmenge besteht. Das beschriebene Verfahren ermöglicht somit eine einfache Bestimmung der Einspritzmenge unter Verwendung vorhandener Sensoren (z. B. Raildrucksensor), die schnell und mit geringem Kalibrationsaufwand durchgeführt werden kann.The method described is based on the finding that there is a direct relationship between the pressure drop in the system and the injection quantity in the case of a hydraulically tightly sealed fuel injection system. The described method thus enables a simple determination of the injection quantity using existing sensors (for example rail pressure sensor), which can be carried out quickly and with little calibration effort.
In diesem Dokument bezeichnet „Einspritzmenge” insbesondere die Menge von Kraftstoff, die während eines Einspritzvorganges vom Kraftstoffeinspritzsystem durch einen Kraftstoffinjektor in einem Zylinder eingespritzt wird.In this document, " injection amount " means, in particular, the amount of fuel injected during an injection process from the fuel injection system through a fuel injector in a cylinder.
In diesem Dokument bezeichnet „vorbestimmter Funktion” insbesondere eine Funktion, die den Zusammenhang zwischen Druck im System und Einspritzmenge darstellt. Die vorbestimmte Funktion mag insbesondere als eine Tabelle mit einer Reihe von zusammengehörenden Werten gespeichert sein, wobei für Werte, die nicht direkt in der Tabelle hinterlegt sind, Interpolation verwendet werden kann.In this document, "predetermined function" means, in particular, a function that determines the relationship between pressure in the system and Represents injection quantity. In particular, the predetermined function may be stored as a table with a series of related values, and for values not directly stored in the table, interpolation may be used.
Durch eine Referenzmessung bei hydraulisch abgedichteten Kraftstoffeinspritzsystem kann der Einfluss eventuell vorhandener Leckagen im System ermittelt werden, die über der Zeit zu einem gewissen Druckabfall führen.A reference measurement with a hydraulically sealed fuel injection system can be used to determine the influence of any leakages in the system that lead to a certain pressure drop over time.
Somit kann ein zusätzlicher Druckabfall aufgrund von Leckagen effektiv kompensiert und die Präzision des Verfahrens entsprechend verbessert werden.Thus, an additional pressure drop due to leaks can be effectively compensated and the precision of the method can be improved accordingly.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ausgeführt werden, wenn das Kraftstoffeinspritzsystem unter Druck steht, z. B. während Schubbetrieb, beim Stillstand des Fahrzeugs oder kurz nach Abstellen des Motors, solange der hydraulische Druck im Kraftstoffsystem noch nicht vollständig abgebaut ist. Als erstes wird das Kraftstoffeinspritzsystem hydraulisch abgeschlossen, so dass es im Wesentlichen (bis auf eventuelle Leckagen) dicht ist, und der erste Wert des Drucks im System wird erfasst. Dann wird ein Einspritzvorgang durchgeführt und danach wird der zweite Wert des Drucks im System erfasst. Endlich wird die Einspritzmenge basierend auf dem ersten Wert des Druckes, dem zweiten Wert des Druckes, der Differenz zwischen dem ersten Referenzwert und dem zweiten Referenzwert und der vorbestimmten Funktion bestimmt.The inventive method can be carried out when the fuel injection system is under pressure, for. B. during overrun, when the vehicle is stopped or shortly after stopping the engine, as long as the hydraulic pressure in the fuel system is not completely degraded. First, the fuel injection system is hydraulically closed so that it is substantially leaky (except for any leaks) and the first value of the pressure in the system is detected. Then an injection process is performed and then the second value of the pressure in the system is detected. Finally, the injection amount is determined based on the first value of the pressure, the second value of the pressure, the difference between the first reference value and the second reference value, and the predetermined function.
Das Verfahren wird vorzugsweise für jeden einzelnen Kraftstoffinjektor des Systems durchgeführt.The method is preferably performed for each individual fuel injector of the system.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Einspritzvorgang eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden einzelnen Einspritzungen auf. Der Einspritzvorgang mag insbesondere zwischen 5 und 100, insbesondere zwischen 10 und 85, insbesondere zwischen 15 und 65, insbesondere zwischen 20 und 50 einzelne Einspritzungen aufweisen.According to an embodiment of the invention, the injection process comprises a plurality of successive individual injections. The injection process may in particular have between 5 and 100, in particular between 10 and 85, in particular between 15 and 65, in particular between 20 and 50 individual injections.
Die einzelnen Einspritzungen mögen durch passende Einspritzpausen getrennt sein. Somit wird erreicht, dass durch die vorhergehende Einspritzung ausgelöste Druckschwingungen abgebaut sind, wenn die nächste Einspritzung eingeleitet wird.The individual injections may be separated by appropriate injection breaks. It is thus achieved that pressure vibrations triggered by the preceding injection are reduced when the next injection is initiated.
Insgesamt besteht der Einspritzvorgang gemäß diesem Ausführungsbeispiel also aus einer Mehrzahl von einzelnen, durch kurze Einspritzpausen getrennten Einspritzungen.Overall, therefore, the injection process according to this embodiment consists of a plurality of individual injections separated by short injection pauses.
Die Einspritzmenge, die basierend auf der vorbestimmten Funktion, der beiden Druckwerte und der Differenz zwischen den beiden Referenzwerten bestimmt wird, mag insbesondere die Kraftstoffmenge sein, die durch die erste von der Mehrzahl von Einspritzungen im Zylinder eingespritzt wird. Alternativ mag die Einspritzmenge eine durchschnittliche Kraftstoffmenge pro Einspritzung oder die gesamte eingespritzte Kraftstoffmenge sein.The injection amount determined based on the predetermined function, the two pressure values, and the difference between the two reference values may be, in particular, the amount of fuel injected by the first of the plurality of injections in the cylinder. Alternatively, the injection amount may be an average amount of fuel per injection or the total amount of fuel injected.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zeitdauer jeder einzelnen Einspritzung gleich.According to a further embodiment of the invention, the duration of each individual injection is the same.
Mit anderen Worten ist die Öffnungszeit des Kraftstoffinjektors für jede Einspritzung gleich lang. In diesem Fall wird für jede Einspritzung eine geringfügig kleinere Kraftstoffmenge im Zylinder eingespritzt, da der Druck im Einspritzsystem nach jeder Einspritzung abnimmt. Dies wird in der vorbestimmten Funktion berücksichtigt.In other words, the opening time of the fuel injector is the same for each injection. In this case, a slightly smaller amount of fuel is injected into the cylinder for each injection since the pressure in the injection system decreases after each injection. This is taken into account in the predetermined function.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Einspritzvorgang beendet, wenn der Druck im Kraftstoffeinspritzsystem gleich einem vorbestimmten Wert ist.According to another embodiment of the invention, the injection process is terminated when the pressure in the fuel injection system is equal to a predetermined value.
Mit anderen Worten werden so viele Einspritzungen gemacht, dass der Druck im System mit einem vorbestimmten Betrag abfällt. In diesem Falle berücksichtigt die vorbestimmte Funktion auch die Anzahl von Einspritzungen.In other words, so many injections are made that the pressure in the system drops by a predetermined amount. In this case, the predetermined function also takes into account the number of injections.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die vorbestimmte Funktion eine Einspritzmenge als Funktion vom Druckabfall im Kraftstoffeinspritzsystem dar.According to a further embodiment of the invention, the predetermined function represents an injection quantity as a function of the pressure drop in the fuel injection system.
Der Druckabfall wird als die Differenz zwischen dem ersten Wert und dem zweiten Wert des Druckes und der Differenz zwischen den Referenzwerten im Kraftstoffeinspritzsystem bestimmt.The pressure drop is determined as the difference between the first value and the second value of the pressure and the difference between the reference values in the fuel injection system.
Die vorbestimmte Funktion mag weitere Parameter berücksichtigen, wie z. B. Temperatur, Injektorpositionen im System, Kraftstoffart (unterschiedlicher E-Modul, z. B. Standarddiesel/Winterdiesel).The predetermined function may take into account other parameters such. Temperature, injector positions in the system, fuel type (different modulus of elasticity, eg standard diesel / winter diesel).
Die vorbestimmte Funktion vermag auch eventuelle Leckagen im System berücksichtigen. Durch die Durchführung einer Referenzmessung wird die Bestimmung der Einspritzmenge für Leckagen korrigiert.The predetermined function can also take into account any leaks in the system. By performing a reference measurement, the determination of the injection quantity for leakages is corrected.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Gleichstellen der Einspritzmengen einer Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren eines Kraftstoffeinspritzsystems beschrieben. Das beschriebenen Verfahren weist folgendes auf: (a) Bestimmen der Einspritzmenge für jeden Kraftstoffinjektor mittels des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt oder einem der obigen Ausführungsbeispiele und (b) Justieren der Einspritzung jedes Kraftstoffinjektors, damit die entsprechenden Einspritzmengen gleichgestellt werden.According to a second aspect of the invention, a method for equalizing the injection quantities of a plurality of fuel injectors of a fuel injection system is described. The described method comprises: (a) determining the injection quantity for each fuel injector by the method according to the first aspect or one of the above embodiments, and (b) Adjusting the injection of each fuel injector so that the corresponding injection quantities are equalized.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt basiert im Wesentlichen auf der gleichen Idee als das oben beschriebene Verfahren gemäß dem ersten Aspekt und verwendet die bestimmten injektorspezifischen Einspritzmengen zum Justieren der einzelnen Kraftstoffinjektoren, so dass diese alle die gleiche Menge von Kraftstoff einspritzen.The method according to the second aspect is based essentially on the same idea as the method according to the first aspect described above and uses the determined injector-specific injection quantities to adjust the individual fuel injectors so that they all inject the same amount of fuel.
Das Justieren mag z. B. so erfolgen, dass die Einspritzzeiten für jeden einzelnen Kraftstoffinjektor, d. h. die Öffnungszeit des Kraftstoffinjektors, verlängert oder verkürzt wird, so dass alle Kraftstoffinjektoren bei der nächsten Ansteuerung im Wesentlichen die gleiche Menge von Kraftstoff einspritzen werden.The adjustment may z. B. be done so that the injection times for each fuel injector, d. H. the opening time of the fuel injector is lengthened or shortened so that all fuel injectors will inject substantially the same amount of fuel at the next actuation.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Motorsteuerung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt sowie den oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingerichtet ist.According to a third aspect of the invention, a motor control system for a motor vehicle is described, which is set up to carry out the method according to the first and / or second aspect and the embodiments described above.
Diese Motorsteuerung ermöglicht es in einfacher Weise und ohne zusätzliche Hardware regelmäßig die Einspritzmengen der Kraftstoffinjektoren zu überprüfen und gegebenenfalls zu justieren bzw. gleichzustellen.This engine control makes it possible in a simple manner and without additional hardware to regularly check the injection quantities of the fuel injectors and, if necessary, to adjust or equalize.
Die Erfindung kann sowohl mittels eines Computerprogramms, d. h. einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektrischer Schaltungen, d. h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d. h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert werden.The invention can be implemented both by means of a computer program, i. H. a software, as well as by means of one or more special electrical circuits, d. H. in hardware or in any hybrid form, d. H. using software components and hardware components.
Weitere Vorteile und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.Further advantages and developments of the present invention will become apparent from the following exemplary description of a preferred embodiment.
Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellt.It should be noted that the embodiments described below represent only a limited selection of possible embodiments of the invention.
Bei
Nachdem die Einspritzmenge des ersten Kraftstoffinjektors bei
Wenn es bei
Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann die Einspritzmengen der einzelnen Kraftstoffinjektoren regelmäßig schnell und zuverlässig gleichgestellt werden, ohne Spezialausrüstung und/oder aufwendige Kalibrierungsvorgänge.With the method described above, the injection quantities of the individual fuel injectors can be regularly equated quickly and reliably, without special equipment and / or complex calibration operations.
Das Diagramm
Da der Druck nach jeder Einspritzung ein bisschen abnimmt, werden die nachfolgenden Einspritzmengen auch entsprechend kleiner. Dies ist im unteren Diagramm
Das Diagramm
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei solchen Ventilstellungen erfolgen, so dass beim nachfolgenden Drehen des Motors der eingespritzte Kraftstoff verbrannt werden kann. Hierbei ist darauf zu achten, dass für den nächsten Start ein zündfähiges Gemisch im Zylinder vorhanden ist. Die Einspritzmenge für das Testverfahren muss also begrenzt werden (z. B. bei Start/Stop – maximal Einspritzmenge für Wiederstart). Denkbar ist ebenfalls das Einbringen des unverbrannten Kraftstoffs in den Abgasstrang (geöffnete Ventile beim Gaswechseltakt) Der nicht verbrannte Kraftstoff verschlechtert die Emissionen. Vorteilhaft ist deshalb die Umsetzung des nicht verbrannten Kraftstoffes im Partikelfilter während der Regeneration bzw. im Katalysator, da hier eine oxidierende Reaktion stattfindet.The inventive method can be carried out at such valve positions, so that during subsequent rotation of the engine, the injected fuel can be burned. Make sure that there is an ignitable mixture in the cylinder for the next start. The injection quantity for the test procedure must therefore be limited (eg at start / stop - maximum injection quantity for restart). It is also conceivable to introduce the unburned fuel into the exhaust gas line (open valves during the gas cycle cycle). The unburned fuel worsens the emissions. It is therefore advantageous to implement the unburned fuel in the particle filter during regeneration or in the catalyst, since an oxidizing reaction takes place here.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Verfahrenmethod
- 105105
- Verfahrensschrittstep
- 110110
- Verfahrensschrittstep
- 120120
- Verfahrensschrittstep
- 130130
- Verfahrensschrittstep
- 140140
- Verfahrensschrittstep
- 150150
- Verfahrensschrittstep
- 160160
- Verfahrensschrittstep
- 165165
- Verfahrensschrittstep
- 170170
- Verfahrensschrittstep
- 210210
- Diagrammdiagram
- 211211
- Druckkurvepressure curve
- 212212
- Druckkurvepressure curve
- 213213
- Druckkurvepressure curve
- 214214
- Druckkurvepressure curve
- 215215
- Druckkurvepressure curve
- 220220
- Diagrammdiagram
- 221221
- Mengenkurvevolume curve
- 222222
- Mengenkurvevolume curve
- 223223
- Mengenkurvevolume curve
- 224224
- Mengenkurvevolume curve
- 225225
- Mengenkurvevolume curve
- 230230
- Diagrammdiagram
- 231231
- EinspritzmengeInjection quantity
- 232232
- EinspritzmengeInjection quantity
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
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